תצוגה בת 7 מקטעים היא רכיב אלקטרוני פשוט העשוי משבעה פסי LED המציגים מספרים, כמה אותיות ואפילו ערכים הקסדצימליים. הוא משמש בשעונים, מחשבונים, מונים ומכשירי חשמל מכיוון שהוא בעל הספק נמוך, אמין וקל לשימוש. מאמר זה מסביר בפירוט פינאוט, מפרטים, שיטות נהיגה וטיפים לעיצוב.
ג1. תצוגת 7 מקטעים נגמרהview
ג2. תצורת פינאוט תצוגה של 7 מקטעים
ג3. שימושים שונים בתצוגה של 7 מקטעים
ג4. קתודה נפוצה לעומת אנודה נפוצה בתצוגות של 7 מקטעים
ג5. מפרט חשמלי של תצוגות 7 מקטעים
ג6. חישוב נגדים עבור צגים של 7 מקטעים
ג7. הנעת צגים של 7 מקטעים עם מעגלים-משולבים (IC) של מפענחים
ג8. שיטות נהיגה לתצוגות 7 מקטעים
ג9. ריבוב צגים מרובי ספרות של 7 מקטעים
ג10. הנעת צגים ב-7 מקטעים עם דרייברים של טרנזיסטור ו-MOSFET
ג11. דמויות שניתן להציג בתצוגות של 7 מקטעים
ג12. טיפים ל-PCB וחיווט עבור תצוגות 7-מקטעים
ג13. מסקנה
ג14. שאלות נפוצות [שאלות נפוצות]
סקירת תצוגה של 7 מקטעים
תצוגה בת 7 מקטעים היא אחד ממכשירי התצוגה האלקטרוניים הפשוטים אך הנפוצים ביותר להצגת נתונים מספריים ותווים מוגבלים. הוא מורכב משבעה פסי LED המסודרים בסגנון ספרה שמונה, אותם ניתן להאיר בשילובים שונים ליצירת ספרות מ-0 עד 9, כמו גם כמה תווים אלפביתיים. גרסאות רבות כוללות גם מקטע נקודה עשרונית (dp) נוסף להצגת מספרי נקודה צפה, מה שהופך אותם למתאימים עבור מחשבונים, שעונים, מונים ואלקטרוניקה. הפשטות שלהם, צריכת ההספק הנמוכה והממשק הקל עם מיקרו-בקרים שמרו אותם רלוונטיים גם עם עלייתם של מסכי LCD ו-OLED. הודות לתכן המחוספס שלהם, הם נמצאים גם בציוד תעשייתי, מכשירי בדיקה ומערכות משובצות בהן נדרשת אמינות.
תצורת Pinout של תצוגת 7 מקטעים
| מס' סיכה | שם סיכה | תפקיד סיכה |
|---|---|---|
| 1 | סיכה E | מנהל את קטע ה-LED בקצה השמאלי התחתון. |
| 2 | סיכה D | אחראי על קטע ה- LED בחלק הנמוך ביותר. |
| 3 | סיכה נפוצה | מתחבר לכרטיס אשראי וירטואלי או להארקה, בהתאם לסוג התצוגה. |
| 4 | סיכה ג | שולט בקטע ה-LED במיקום הימני התחתון. |
| 5 | סיכת DP | שולט בקטע ה-LED של הנקודה העשרונית. |
| 6 | סיכה ב | מנהל את מקטע ה-LED בפינה השמאלית העליונה. |
| 7 | סיכה א | מנחה את פעולת פלח ה-LED העליון ביותר. |
| 8 | סיכה נפוצה | בדומה לפין 3; מתחבר לכרטיס אשראי וירטואלי או להארקה. |
| 9 | סיכה פ | מפעיל את קטע ה-LED בקצה השמאלי העליון. |
| 10 | סיכה ג | שולט במיתוג של קטע ה-LED האמצעי. |
כל ספרה נוצרת על ידי שבעה מקטעי LED, המסומנים A עד G, ונקודה עשרונית אופציונלית (DP). על ידי הדלקת שילובים שונים של מקטעים אלה, ניתן להציג מספרים וכמה אותיות. הפינים בתחתית מתחברים לכל מקטע, לנקודה העשרונית ולהדקים המשותפים (COM), אותם ניתן לקשור להארקה או למתח הספקה, תלוי אם התצוגה היא קתודה משותפת או אנודה משותפת.
שימושים שונים בתצוגה של 7 מקטעים
שעונים דיגיטליים
תצוגות של 7 מקטעים משמשות בשעונים דיגיטליים להצגת שעות, דקות ושניות בפורמט מספרי קל לקריאה. הנראות הברורה שלהם הופכת אותם למתאימים עבור התקני מדידת זמן צרכניים ותעשייתיים כאחד.
מחשבונים
מחשבוני כיס ומחשבונים שולחניים מסתמכים על תצוגות של 7 מקטעים כדי להציג תוצאות מספריות. דרישת ההספק הנמוכה שלהם מבטיחה חיי סוללה ארוכים, אפילו במכשירים קומפקטיים.
מכשירי מדידה
מולטימטרים, מדי מתח, מד זרם ומוני תדרים משתמשים לעתים קרובות בתצוגות של 7 מקטעים כדי לספק קריאות מספריות מדויקות, מה שמבטיח בהירות למהנדסים וטכנאים.
מכשירי חשמל לבית
מכשירים כגון תנורי מיקרוגל, מכונות כביסה ומזגנים משתמשים בתצוגות של 7 מקטעים כדי לציין את הגדרות הזמן, הטמפרטורה והתוכנית.
משאבות דלק
מכשירי דלק משתמשים בתצוגות של 7 מקטעים כדי להציג את כמות הדלק ועלותו, ומספקים ללקוחות נתונים ברורים ובזמן אמת.
לוחות תוצאות
לוחות תוצאות ספורט משתמשים בתצוגות גדולות של 7 מקטעים כדי להציג תוצאות, טיימרים וספירה לאחור הנראים מרחוק.
קתודה משותפת לעומת אנודה נפוצה בתצוגות של 7 מקטעים
קתודה משותפת (CC)
כל מסופי הקתודה (השליליים) של נוריות ה-LED קשורים זה לזה ומחוברים להארקה (GND). קטע נדלק כאשר מתח גבוה מופעל על הפין המתאים לו.
סוג זה קל לשימוש עם מיקרו-בקרים או מעגלים-משולבים (IC) של דוחפים המספקים זרם ישירות.
אנודה נפוצה (CA)
כל מסופי האנודה (החיוביים) קשורים זה לזה ומחוברים לכרטיס אשראי וירטואלי. קטע נדלק כאשר הסיכה שלו נמשכת נמוך (לקרקע). עובד בצורה הטובה ביותר עם נהגים שוקעים זרם.
זיהוי הסוג
השתמש במולטימטר במצב דיודה. עבור אנודה משותפת, חבר את הגשושית האדומה לפין המשותף ואת הגשושית השחורה לפין קטע, אם הקטע נדלק, זה CA. הפוך את הבדיקות כדי לבדוק אם יש קתודה משותפת.
מפרט חשמלי של תצוגות 7 מקטעים
| פרמטר | טווח |
|---|---|
| מתח קדימה (Vf) | 1.8–2.4 וולט (אדום/צהוב: \~1.8–2.0 וולט, ירוק/כחול: \~2.0–2.4 וולט) |
| זרם קדימה (אם) | 10-30 mA (20 mA לכל מקטע הוא סטנדרטי) |
| זרם שיא | עד 100 mA (הפעלה בפולסים/ריבוב בלבד) |
| עוצמת אור | 1-10 mcd (ערכים גבוהים יותר = בהיר יותר) |
| אורך גל (צבע) | אדום: 620–630 ננומטר, ירוק: 565 ננומטר |
| זווית צפייה | 50–120° |
חישוב נגדים לתצוגות של 7 מקטעים
תצוגה בת 7 מקטעים דורשת נגד מגביל זרם עבור כל מקטע LED כדי למנוע זרימת זרם מוגזמת ובהירות לא אחידה. ערך הנגד נקבע באמצעות חוק אוהם, מבוטא כ- R = (Vcc - Vf) / אם, כאשר Vcc הוא מתח האספקה, Vf הוא המתח קדימה של ה-LED, ו-If הוא הזרם קדימה הרצוי. לדוגמה, עם הספקה של 5 וולט, מתח קדימה של 2.0 וולט למקטע, וזרם יעד של 10 mA, החישוב הופך ל-(5 - 2) ÷ 0.01 = 300 Ω. מכיוון שהנגדים מגיעים בערכים סטנדרטיים, עדיף לבחור באפשרות הגבוהה הבאה, כגון 330 Ω, כדי להבטיח בטיחות. לכל מקטע חייב להיות נגד משלו, שכן שיתוף אחד על פני הפין המשותף גורם לרמות בהירות לא אחידות. עבור צגים מרובים, יש לקחת בחשבון גם פעולה פועמת בעת התאמת ערכי הנגד.
הנעת צגים של 7 מקטעים עם מעגלים משולבים מפענחים
שליטה בתצוגה של 7 מקטעים ישירות ממיקרו-בקר יכולה לצרוך במהירות פיני I/O מכיוון שספרה אחת דורשת עד שמונה פינים (שבעה מקטעים בתוספת נקודה עשרונית). כדי לחסוך GPIO ולפשט את החיווט, משתמשים במעגלים-משולבים (IC) של מפענחים. שבבים אלה ממירים כניסה עשרונית מקודדת בינארית (BCD) של 4 סיביות לשבע היציאות הדרושות המניעות את מקטעי התצוגה, ומפחיתים את הדרישה לארבעה קווי נתונים בלבד.
ה-74HC4511 מתוכנן עבור צגי קתודה נפוצים (CC) ומספק יציאות אקטיביות-גבוהות. הוא כולל תכונות שימושיות כגון הפעלת תפס, בדיקת מנורה ובקרת ריקון, המאפשרות בקרת תצוגה ובדיקה יציבה. מצד שני, ה-SN7447/LS47 עובד עם צגי אנודה נפוצים (CA) ומוציא אותות פעילים-נמוכים הוא תומך גם בפונקציות בדיקת מנורה וריקון אדווה, מה שהופך אותו למתאים להנעת ספרות מרובות בתצוגות מדורגות.
שיטות נהיגה לתצוגות 7 מקטעים
כונן ישיר
בגישה זו, כל מקטע LED מתחבר ישירות מפין המיקרו-בקר דרך נגד. למרות שהוא פשוט, הוא דורש עד 8 פינים לספרה. זה מעשי עבור צגים חד-ספרתיים אך לא יעיל עבור הגדרות רב-ספרתיות.
מעגלים-משולבים מפענחים
מפענח מפחית את השימוש בפינים על ידי המרת קלט בינארי של 4 סיביות לשבע היציאות הדרושות לתצוגה. גישה זו מצוינת עבור ספרות בודדות או צגים קטנים, ומצמצמת את פיני המיקרו-בקר הנדרשים לארבעה בלבד. זה הופך פחות יעיל בעת הפעלת מערכים רב-ספרתיים גדולים יותר.
אוגרי משמרות
אוגרי הזזה לוקחים נתונים טוריים מהמיקרו-בקר וממירים אותם ליציאות מקביליות. הם מדורגים בקלות, מה שהופך אותם למושלמים עבור מודולים רב-ספרתיים של 7 מקטעים תוך שימוש במעט מאוד פיני מיקרו-בקר. שיטה זו היא הניתנת להרחבה ביותר ומשמשת בשעונים דיגיטליים, מונים ותצוגות מרובות.
ריבוב תצוגות מרובות ספרות של 7 מקטעים
בעת שימוש בתצוגות מרובות ספרות של 7 מקטעים, ריבוב הוא שיטה נפוצה לשלוט בהם מבלי להשתמש ביותר מדי פינים. בגישה זו, רק ספרה אחת מופעלת בכל פעם, אך ההחלפה מתרחשת כל כך מהר שנראה כאילו כל הספרות דולקות יחד. פעולה זו הופכת את התצוגה לקלה יותר לניהול תוך הצגת המספרים הנכונים.
כדי שהתצוגה תיראה יציבה, יש לרענן כל ספרה בקצב גבוה מספיק, בסביבות 200 פעמים בשנייה, כך שהעין לא תבחין בהבהוב. משך הזמן שכל ספרה פעילה נקרא מחזור העבודה, שתלוי בכמה ספרות נשלטות. מחזור עבודה קטן יותר פירושו שהספרות אינן בהירות כל כך, כך שייתכן שיהיה צורך לכוונן את הזרם בגבולות בטוחים כדי לשמור על הראות.
בעיה אחת שיכולה להתרחש בריבוב היא רוחות רפאים, כאשר מקטעים לא רצויים נראים מוארים קלוש. ניתן להימנע מכך על ידי כיבוי כל הספרות לפני עדכון אותות הסגמנט ועל ידי שימוש במנהלי התקנים שיכולים לשנות מצבים במהירות לפעולה נקייה יותר.
נהיגה של תצוגות 7 מקטעים עם דרייברים של טרנזיסטור ו-MOSFET
מערכי טרנזיסטור דרלינגטון
מעגלים-משולבים (IC) אלה משמשים עבור זרם שוקע בתצוגות קתודה משותפת (CC). כל ערוץ יכול להניע קטע או ספרה, מה שהופך אותם למתאימים לתצוגות בגודל בינוני עד גדול.
טרנזיסטורי PNP 10.2 ורכיבי MOSFET תעלת-P
עבור תצוגות אנודה נפוצות (CA), יש צורך במקור זרם. טרנזיסטורי PNP או P-MOSFET מספקים את הזרם הנדרש לאנודות תוך שהם מאפשרים למיקרו-בקר לשלוט במיתוג ביעילות.
מעגלים-משולבים (IC) ייעודיים לדרייבר LED
מעגלים-משולבים מיוחדים כמו ה-MAX7219 משלבים ריבוב, ויסות זרם ובקרת בהירות בשבב יחיד. דוחפים אלה מפחיתים מאוד את מורכבות החיווט ומשחררים משאבי מיקרו-בקרים.
דמויות שניתן להציג בתצוגות של 7 מקטעים
ספרות (0-9)
המטרה העיקרית של תצוגות של 7 מקטעים היא להציג מספרים עשרוניים. ניתן להציג את כל הספרות מ-0 עד 9 בצורה ברורה ומדויקת, וזו הסיבה שהן משמשות במחשבונים, שעונים ומונים.
תווים הקסדצימליים (A-F)
תצוגות של 7 מקטעים יכולות לייצג גם ערכים הקסדצימליים. התווים הנתמכים כוללים A, b, C, d, E ו-F. זה הופך אותם לשימושיים באלקטרוניקה דיגיטלית ובמערכות משובצות שבהן יש צורך בייצוג הקסדצימלי.
אותיות אלפביתיות מוגבלות
אותיות מסוימות, כגון P, U, L ו-H, ניתנות לקירוב באמצעות שבעת המקטעים. ייתכן שהקריאות לא תמיד תהיה הטובה ביותר מכיוון שמכתבים רבים דורשים יותר מקטעים ממה שהתצוגה מספקת.
לא מתאים לטקסט מלא
בשל המבנה המוגבל שלהם, תצוגות של 7 מקטעים אינן מעשיות להצגת מילים או אותיות מורכבות. עבור יישומים עתירי טקסט, המתכננים משתמשים לעתים קרובות בצגי סיכות-מטריצה או במודולי LCD/LED אלפאנומריים במקום זאת.
טיפים ל-PCB וחיווט לתצוגות של 7 מקטעים
• מקם נגדים מגבילים זרם קרוב לפיני ה-LED כדי לשמור על בהירות יציבה ולהפחית נפילות מתח על פני עקבות.
• השתמש בעקבות PCB רחבים עבור קווי אנודה או קתודה נפוצים מכיוון שהם נושאים זרמים גבוהים יותר עבור מספר מקטעים בו זמנית.
• הוסף מישור קרקע מוצק כדי לספק נתיבי חזרה יציבים, למזער רעש ולשפר את ביצועי המעגל הכוללים.
• שמור על קווים המאפשרים ספרות קצרים ומנותבים היטב כדי למנוע בעיות רעש ולהבטיח מעברים מהירים לריבוב חלק.
סיכום
צגים של 7 מקטעים הם פרקטיים, עמידים ונמצאים בשימוש נרחב להצגת מספרים במכשירים כמו שעונים, מחשבונים, מונים ומשאבות דלק. הם יכולים לעבוד כקתודה משותפת או אנודה משותפת ולהיות מונעים על ידי מיקרו-בקרים, מעגלים-משולבים (IC) מפענחים או אוגרי הזזה. למרות שאינם מתאימים לטקסט מלא, יעילותם ואמינותם שומרים עליהם נדרשים ביישומים רבים.
שאלות נפוצות [שאלות נפוצות]
באילו חומרים משתמשים בתצוגות של 7 מקטעים?
הם עשויים מנורות LED מוליכים-למחצה (GaAsP לאדום/כתום, GaP לירוק) השוכנות בשרף אפוקסי להגנה ועיצוב אור.
האם ניתן להשתמש בתצוגות בנות 7 מקטעים בחוץ?
כן, אבל רק גרסאות בהירות גבוהה או פלח גדול מתאימות. צגים סטנדרטיים עמומים מדי לאור שמש ישיר.
כמה זמן נמשכת תצוגה של 7 מקטעים?
תצוגה מונעת היטב מחזיקה מעמד 50,000 עד 100,000 שעות. זרם יתר או התחממות יתר מפחיתים את תוחלת החיים.
מהו קצב הרענון הטוב ביותר עבור צגים מרובים?
רובם עובדים בצורה הטובה ביותר בין 100 הרץ ל -1 קילו-הרץ. תדרים מתחת ל-100 הרץ גורמים להבהוב, בעוד שתדרים מעל 1 קילו-הרץ מבזבזים משאבים.
האם קיימים צגים מרובי צבעים של 7 מקטעים?
כן. דגמים מסוימים משתמשים בנורות LED דו-צבעוניות או RGB, המאפשרות אפשרויות צבע מרובות בתצוגה אחת.
מה צורך יותר חשמל, צגים של 7 מקטעים או מסכי LCD?
נוריות LED של 7 מקטעים צורכות יותר חשמל מאשר מסכי LCD. מסכי LCD עדיפים עבור מכשירים בעלי הספק נמוך, בעוד שנוריות LED בהירות ומחוספסות יותר.